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CN112185713B - 一种超级电容器的装配工艺 - Google Patents

一种超级电容器的装配工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超级电容器的装配工艺,超级电容器包括外壳、盖板和卷芯,盖板上具有负极端子,卷芯通过正极集流体与负极集流体分别与外壳和负极端子连接,装配包括如下步骤:S1:卷芯预压平,将负极集流体与卷芯通过激光焊接固定;S2:将正极集流体和卷芯放入外壳内,通过激光将卷芯与正极集流体和外壳一次性焊接固定;S3:安装定位橡胶圈,使定位橡胶圈处于卷芯与外壳之间被夹持;S4:真空干燥;S5:注入电解液;S6:利用超声波焊接负极集流体与负极端子;S7:将盖板盖在外壳的顶部,并进行密封,本发明一次性将外壳、正极集流体和卷芯通过激光进行焊接即可完成,避免连续激光焊接温度过高,而造成气化薄层铝材出现卷芯断路。

Description

一种超级电容器的装配工艺
技术领域
本发明属于超级电容器的生产领域,更具体的说涉及一种超级电容器的装配工艺。
背景技术
超级电容器(又称法拉电容、黄金电容)是一种介于传统电容和二次电池之间的新兴储能电气元件。超级电容的高比功率、大电流充放电能力、长寿命、超低温性能、高可靠性、绿色环保等特点,使得其在工业电子、交通运输、再生能源、军事等领域作为功率电源或储能电源得到广泛的应用。影响超级电容器的可靠性主要有以下几个方面:内阻,机械结构稳定性,气密性等。
目前超级电容器在装配时,需要将壳体、正极集流体和卷芯焊接在一起,在利用激光进行连续焊接时,焊接温度过高,极其容易气化薄层(10~30um)铝材而出现卷芯短路。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供了一种一次性将外壳、正极集流体和卷芯通过激光进行焊接即可完成,避免连续激光焊接温度过高,而造成气化薄层铝材出现卷芯断路。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:一种超级电容器的装配工艺,超级电容器包括外壳、盖板和卷芯,盖板上具有负极端子,卷芯通过正极集流体与负极集流体分别与外壳和负极端子连接,装配包括如下步骤:
S1:卷芯预压平,将负极集流体与卷芯通过激光焊接固定;
S2:将正极集流体和卷芯放入外壳内,通过激光将卷芯与正极集流体和外壳一次性焊接固定;
S3:安装定位橡胶圈,使定位橡胶圈处于卷芯与外壳之间被夹持;
S4:真空干燥,将步骤S3装好的产品放在真空度50~150Pa、温度160~200℃的真空干燥机中,时间6h以上;
S5:注入电解液;
S6:利用超声波焊接负极集流体与负极端子;
S7:将盖板盖在外壳的顶部,并进行密封。
进一步的在步骤S2中,将卷芯的铝箔压紧压平,并使正极集流体平整,通过卷芯对正极集流体施加大于15N的力将正极集流体压在外壳上后进行焊接。
进一步的在步骤S2焊接前,对正极集流体镀层,在正极集流体靠近卷芯的一侧进行镀层,镀层为镍,或者为镀铜后再镀镍的层结构。
进一步的所述正极集流体为铝片,其厚度为0.1-0.5mm,镀层厚度为3-10um。
进一步的在步骤S2中,焊接采用激光为焦距200mm,脉宽0.2-0.5ms,并采用负离焦焊接,焊接能量为200-300J。
进一步的在步骤S2后S3之前,对外壳进行滚槽,首先在外壳靠近底部位置滚槽,使之形成下滚槽,下滚槽的内壁接触并挤压卷芯;然后在外开对应卷芯的顶部位置滚槽,使之形成上滚槽,上滚槽的下半部分挤压定位橡胶圈,使定位橡胶圈同时受到径向和轴向的挤压。
进一步的在步骤S7中,盖板装在外壳内,盖板的底部顶在上滚槽的内壁上,然后在盖板的顶部边缘设置密封圈,对外壳的顶端进行滚边,使外壳的顶端向内收拢并挤压密封圈,将盖板夹持在滚边与上滚槽之间。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明增大激光焊接点的面积,降低集流体上激光的能量密度,减少铝箔焊接时的气化现象,提高产品质量,并且具有高抗振动性能。
附图说明
图1为本发明中超级电容器的结构示意图。
附图标记:1、外壳;11、下滚槽;12、上滚槽;2、卷芯;3、正极集流体;4、负极集流体;41、弹性部;5、盖板;6、负极端子;7、密封圈;8、定位橡胶圈。
具体实施方式
在本发明的描述中,需要说明的是,对于方位词,如有术语“中心”,“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于叙述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作,不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外,如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征,在本发明描述中,“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
一种超级电容器的装配工艺,超级电容器包括外壳1、盖板5和卷芯2,盖板5上具有负极端子6,卷芯2通过正极集流体3与负极集流体4分别与外壳1和负极端子6连接,装配包括如下步骤:
S1:卷芯2预压平,将负极集流体4与卷芯2通过激光焊接固定;
S2:将正极集流体3和卷芯2放入外壳1内,通过激光将卷芯2与正极集流体3和外壳1一次性焊接固定;
S3:安装定位橡胶圈8,使定位橡胶圈8处于卷芯2与外壳1之间被夹持;
S4:真空干燥,将步骤S3装好的产品放在真空度50~150Pa、温度160~200℃的真空干燥机中,时间6h以上;
S5:注入电解液;
S6:利用超声波焊接负极集流体4与负极端子6;
S7:将盖板5盖在外壳1的顶部,并进行密封。
在本实施例中正极集流体3和负极集流体4是铝材质。
本实施例优选的在步骤S2中,将卷芯2的铝箔压紧压平,并使正极集流体3平整,通过卷芯2对正极集流体3施加大于15N的力将正极集流体3压在外壳1上后进行焊接。
其中外壳1的底部对应正极集流体3处向下凹陷形成一空槽,使正极集流体3的边缘与外壳1的底部紧密贴合。
增大激光焊接点的面积,降低正极集流体3上激光的能量密度,减少铝箔焊接时的气化。
本实施例优选的在步骤S2焊接前,对正极集流体3镀层,在正极集流体3靠近卷芯2的一侧进行镀层,镀层为镍,或者为镀铜后再镀镍的层结构。
本实施例优选的所述正极集流体3为铝片,其厚度为0.1-0.5mm,镀层厚度为3-10um。
本实施例优选的在步骤S2中,焊接采用激光为焦距200mm,脉宽0.2-0.5ms,并采用负离焦焊接,焊接能量为200-300J。
本实施例优选的机型总功率采用2KW连续激光焊接机(光纤机)。
铜镍镀层的熔点比铝高,连续激光焊接的特点是焊斑小,焊接点温度高,焊深大,虽然经过正极集流体3与外壳1的间隙焊斑变大,温度降低,但是也存在高温穿透的现象,激光穿透熔化铝层后,遇到镍、铜镀层,由于镍或铜镍镀层的熔点比较高而且两种不同金属层对激光的吸收率不一样,激光的穿透能力下降,焊接斑点变大,温度下降,更好的使正极集流体3与紧贴的箔材熔融焊接在一起。
本实施例优选的在步骤S2后S3之前,对外壳1进行滚槽,首先在外壳1靠近底部位置滚槽,使之形成下滚槽11,下滚槽11的内壁接触并挤压卷芯2;然后在外开对应卷芯2的顶部位置滚槽,使之形成上滚槽12,上滚槽12的下半部分挤压定位橡胶圈8,使定位橡胶圈8同时受到径向和轴向的挤压,其中定位橡胶圈8同时覆盖卷芯2顶部的边缘及侧面。
本实施例优选的在步骤S4中,盖板5装在外壳1内,盖板5的底部顶在上滚槽12的内壁上,然后在盖板5的顶部边缘设置密封圈7,对外壳1的顶端进行滚边,使外壳1的顶端向内收拢并挤压密封圈7,将盖板5夹持在滚边与上滚槽12之间。
在本实施例中盖板5除负极端子6为铝金属外,其它部位为橡胶或树脂等绝缘材料,负极端子6提前装在盖板5上固定。
通过上滚槽12与下滚槽11的配合,不但能够对卷芯2进行有效的固定,防止其振动幅度较大,同时能够对盖板5进行有效的固定并实现整个超级电容器的密封。
本实施例中在负极集流体4焊接前,将负极集流体4中间部分折弯形成弹性部41,在装配盖体和焊接负极集流体4时,弹性部41能够自动调整距离,以方便操作,且在后期使用过程中不会因卷芯2振动、活动而与负极集流体4松动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种超级电容器的装配工艺,超级电容器包括外壳、盖板和卷芯,盖板上具有负极端子,卷芯通过正极集流体与负极集流体分别与外壳和负极端子连接,其特征在于,装配包括如下步骤:
S1:卷芯预压平,将负极集流体与卷芯通过激光焊接固定;
S2:将正极集流体和卷芯放入外壳内,通过激光将卷芯与正极集流体和外壳一次性焊接固定;
S3:安装定位橡胶圈,使定位橡胶圈处于卷芯与外壳之间被夹持;
S4:真空干燥,将步骤S3装好的产品放在真空度50~150Pa、温度160~200℃的真空干燥机中,时间6h以上;
S5:注入电解液;
S6:利用超声波焊接负极集流体与负极端子;
S7:将盖板盖在外壳的顶部,并进行密封;
在步骤S2焊接前,对正极集流体镀层,在正极集流体靠近卷芯的一侧进行镀层,镀层为镍,或者为镀铜后再镀镍的层结构。
2.根据权利要求1所述的超级电容器的装配工艺,其特征在于:在步骤S2中,将卷芯的铝箔压紧压平,并使正极集流体平整,通过卷芯对正极集流体施加大于15N的力将正极集流体压在外壳上后进行焊接。
3.根据权利要求2所述的超级电容器的装配工艺,其特征在于:所述正极集流体为铝片,其厚度为0.1-0.5mm,镀层厚度为3-10um。
4.根据权利要求3所述的超级电容器的装配工艺,其特征在于:在步骤S2中,焊接采用激光为焦距200mm,脉宽0.2-0.5ms,并采用负离焦焊接,焊接能量为200-300J。
5.根据权利要求4所述的超级电容器的装配工艺,其特征在于:在步骤S2后S3之前,对外壳进行滚槽,首先在外壳靠近底部位置滚槽,使之形成下滚槽,下滚槽的内壁接触并挤压卷芯;然后在外开对应卷芯的顶部位置滚槽,使之形成上滚槽,上滚槽的下半部分挤压定位橡胶圈,使定位橡胶圈同时受到径向和轴向的挤压。
6.根据权利要求5所述的超级电容器的装配工艺,其特征在于:在步骤S7中,盖板装在外壳内,盖板的底部顶在上滚槽的内壁上,然后在盖板的顶部边缘设置密封圈,对外壳的顶端进行滚边,使外壳的顶端向内收拢并挤压密封圈,将盖板夹持在滚边与上滚槽之间。
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